物質(zhì)的量 教學(xué)設(shè)計(jì)
[交流、研討]在開始今天的化學(xué)課之前，請(qǐng)同學(xué)們先回答我們布置的課前智力游戲：
假定我們有一簍面值一元的硬幣，假定每一硬幣的形狀、體積、質(zhì)量是相同的，我們通過哪些方法或途徑可以知道這簍硬幣的個(gè)數(shù)？
（媒體顯示）
序號(hào) | 方法或途徑 |
方法一 方法二 方法三 方法四 方法五 方法六 方法七 方法八 …… | 直接數(shù)數(shù) 先稱量出一個(gè)硬幣的質(zhì)量，再用硬幣的總質(zhì)量除以一個(gè)硬幣的質(zhì)量 先稱量出100個(gè)硬幣的質(zhì)量，用硬幣的總質(zhì)量除以100個(gè)硬幣的質(zhì)量，再乘以100 先稱量出一個(gè)硬幣的體積，再用硬幣的總體積除以一個(gè)硬幣的體積 先稱量出100個(gè)硬幣的體積，用硬幣的總體積除以100個(gè)硬幣的體積，再乘以100 先測(cè)量出一個(gè)硬幣的厚度，再將硬幣壘起來，用硬幣的總厚度除以一個(gè)硬幣的厚度 先測(cè)量出100個(gè)硬幣的厚度，再將硬幣壘起來，用硬幣的總厚度除以100個(gè)硬幣的厚度，然后乘以100 用模具（比如一木板上刻有許多凹槽，每一凹槽中正好卡入10個(gè)硬幣）計(jì)量（銀行常用） …… |
［建立模型］我把上述方法總結(jié)為兩種方法模型：直接計(jì)量和換算。前者直接獲得硬幣個(gè)數(shù)，后者通過引入中間物理量搭橋，換算出硬幣個(gè)數(shù)。
［講述、媒體顯示］
模型一：直接計(jì)量（方法一）
模型二：引入中間物理量換算（方法二～方法八）
[引言]下面我們來研究一個(gè)化學(xué)上經(jīng)常遇到的宏觀物質(zhì)的質(zhì)量、體積與構(gòu)成它的微觀粒子數(shù)之間的關(guān)系問題。也就是第三節(jié)所講述的內(nèi)容。
［講述、媒體顯示］第三節(jié)化學(xué)中常用的物理量――物質(zhì)的量
一、物質(zhì)的量、阿伏伽德羅常數(shù)、摩爾、摩爾質(zhì)量
[引言]首先我們來分析C ＋ O2== CO2反應(yīng)：
［講述、媒體顯示］
C ＋ O2== CO2
宏觀上：12克32克44克
微觀上： 1個(gè)C原子一個(gè)O2分子一個(gè)CO2分子
[聯(lián)想質(zhì)疑]實(shí)際生產(chǎn)或科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，碳、氧氣、二氧化碳是可稱量的，固體反應(yīng)原料是按照一定的質(zhì)量比例、氣體反應(yīng)原料是按照一定的體積比例投入的，但化學(xué)反應(yīng)是在碳原子與氧分子之間一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行的，碳原子、氧分子以及反應(yīng)生成的二氧化碳分子都是難于稱量的微觀粒子，如何建立起宏觀物質(zhì)的質(zhì)量、體積和其所含微觀粒子數(shù)之間的聯(lián)系呢？或者說已知宏觀物質(zhì)的質(zhì)量或體積，如何求出它所含有的微粒個(gè)數(shù)？已知微粒個(gè)數(shù)，如何求出它的質(zhì)量或體積？
［媒體顯示］
宏觀物質(zhì)質(zhì)量、體積――――――――――――――微粒個(gè)數(shù)
[思考探究]結(jié)合前面解決一簍硬幣有多少個(gè)的方法模型，請(qǐng)盡可能多地列舉出知曉一定質(zhì)量或體積的宏觀物質(zhì)中含有多少個(gè)微觀粒子的方法或途徑。（以碳粉、碳原子為例說明）
（媒體顯示）
序號(hào) | 方法或途徑 |
方法一 方法二 方法三 方法四 方法五 ...... | ▼一個(gè)一個(gè)地?cái)?shù) ▼先稱量出1個(gè)微觀粒子的質(zhì)量，然后再用宏觀物質(zhì)的質(zhì)量除以1個(gè)微觀粒子的質(zhì)量，計(jì)算出微觀粒子個(gè)數(shù)。 ▼先稱量出由某一數(shù)目的微觀粒子所組成的微粒集體的質(zhì)量，然后再用宏觀物質(zhì)的質(zhì)量除以微粒集體的質(zhì)量，再乘以微粒集體所含有的微粒數(shù),計(jì)算出碳原子個(gè)數(shù)。 ▼先測(cè)量出1個(gè)微觀粒子的體積，然后再用宏觀物質(zhì)的體積除以1個(gè)微觀粒子的體積，計(jì)算出微觀粒子個(gè)數(shù)。 ▼先數(shù)出1cm3宏觀物質(zhì)所含有的微觀粒子個(gè)數(shù)，然后再根據(jù)宏觀物質(zhì)的總體積,計(jì)算出微觀粒子個(gè)數(shù)。 ...... |
[分析評(píng)價(jià)]方法一可以看作是屬于模型一的，直接計(jì)量；方法二～五可以看作是屬于模型二的，引入中間物理量換算。微觀粒子的質(zhì)量和體積都很小，我們無法用肉眼直接看見或計(jì)數(shù)，因此,我們可以否定方法一。同樣的理由，我們也可以排除方法二、方法四。由于不同的微粒的體積不一定相同，我們沒有1cm3的各種宏觀物質(zhì)中所含微粒的個(gè)數(shù)的現(xiàn)成的數(shù)據(jù)，方法五不具有普遍性，如果采用方法五求一定質(zhì)量物質(zhì)中所含微觀粒子數(shù)，我們還需要做大量的工作。但我們有現(xiàn)成的表示原子相對(duì)質(zhì)量的相對(duì)原子量，只要我們適當(dāng)確定方法三中構(gòu)成微粒集體的微粒數(shù)目，使得這一微粒集體的質(zhì)量是可以稱量的，也許我們能夠找到一條具有普遍意義的解決問題的有效途徑。
[建立模型]
根據(jù)方法三，我們把這一微觀粒子集體所含微粒數(shù)目暫定為NA個(gè)，建立下列數(shù)學(xué)模型：
[講述、媒體顯示]
物質(zhì)所含微粒數(shù)＝
×NA
[引導(dǎo)點(diǎn)撥]如何確定這“一定數(shù)目NA”，這“一定數(shù)目NA”究竟為多少比較適宜呢？國(guó)際上規(guī)定：0.012kg12C所含碳原子數(shù)目即為NA。這樣規(guī)定有什么好處？①NA個(gè)微觀粒子所形成的微粒集體的質(zhì)量在幾克到幾百克之間，質(zhì)量大小適宜，便于換算，可以稱量。②有利于借助原子量，確定不同種類粒子集體的質(zhì)量。
［講述、媒體顯示］我們把0.01212C中所含碳原子個(gè)數(shù)稱作“阿伏伽德羅常數(shù)”即NA，大約為6.02×1023。
將通過方法三建立的數(shù)學(xué)模型中的NA用“阿伏伽德羅常數(shù)”代替，并作變形：
[講述、媒體顯示]
＝
［講述］我們把上述比值用一個(gè)特定的物理量――物質(zhì)的量表示，并規(guī)定其單位為摩爾（mol），即：
[講述、媒體顯示]
物質(zhì)的量(mol)＝
＝
［講述］物質(zhì)的量便是我們?cè)诮⑽镔|(zhì)的質(zhì)量與其所含微粒數(shù)時(shí)所引入的新的物理量，通過它建立起了宏觀物質(zhì)和微觀粒子之間的橋梁。
由上述關(guān)系式可以看出，當(dāng)物質(zhì)的量等于1mol時(shí)：
物質(zhì)所含微粒數(shù)＝阿伏伽德羅常數(shù)
物質(zhì)的質(zhì)量＝阿伏伽德羅常數(shù)個(gè)微粒的質(zhì)量
所以：1mol的物質(zhì)中含有阿伏伽德羅常數(shù)個(gè)微粒；
阿伏伽德羅常數(shù)個(gè)微粒的質(zhì)量即1mol物質(zhì)的質(zhì)量。
我們把1mol物質(zhì)（即單位物質(zhì)的量的物質(zhì)）的質(zhì)量叫做摩爾質(zhì)量。因此：
[講述、媒體顯示]
物質(zhì)的量(mol)＝
＝
n =N／NA=m/M
[提問總結(jié)、概括整合](媒體顯示)
▼在建立物質(zhì)的質(zhì)量和其所含微粒數(shù)的聯(lián)系時(shí)，我們引入了什么新的物理量？
▼物質(zhì)的量與物質(zhì)質(zhì)量、物質(zhì)所含微粒數(shù)之間是如何換算的？
▼什么是阿伏伽德羅常數(shù)？
▼1mol物質(zhì)的質(zhì)量如何確定？什么是摩爾質(zhì)量？它與1mol物質(zhì)的質(zhì)量是否為同一概念？
▼物質(zhì)的量的含義什么？摩爾是什么？任何1mol物質(zhì)中都含有多少個(gè)微粒？
［遷移、應(yīng)用］
常規(guī)訓(xùn)練（略）
拓展延伸：
▼請(qǐng)?jiān)诨ヂ?lián)網(wǎng)或有關(guān)圖書上查詢七個(gè)國(guó)際基本物理量及其單位，這些物理量的含義分別是什么？
▼已知國(guó)際千克原器的質(zhì)量是不變的。如果我們?cè)诖_定原子量時(shí)，以一個(gè)碳原子質(zhì)量的1／24作標(biāo)準(zhǔn)，則水分子的式量為多少？18克水中含有多少個(gè)水分子？
▼物質(zhì)的量可以用來計(jì)量原子、分子、離子、質(zhì)子、中子、電子等各種微觀粒子，也可計(jì)量這些微觀粒子的特定組合。C2H4(乙烯)、HCHO（甲醛）、C2H4O2（乙酸）三種分子的組成可以分別用下圖表示
從組成的角度看，可以把每個(gè)分子中的一個(gè)碳原子和兩個(gè)氫原子組合成一特定的整體，則上述三種物質(zhì)可以表示為(CH2)2、(CH2)O、(CH2)2O2，三種物質(zhì)所形成的混合物可看作是這一整體和氧原子組成的。已知由這三種物質(zhì)組成的某混合物中，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%，則該混合物中，氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？
中考 高考名著
常用成語